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  <title>植物的矿物质营养 | Halo</title>
  
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          植物的矿物质营养
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            <p>植物生理学 第2章 植物的矿物质营养</p>
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<hr>
<p><img src="http://img.whl123456.top/image/%E6%A4%8D%E7%89%A9%E7%9A%84%E7%9F%BF%E8%B4%A8%E8%90%A5%E5%85%BB.svg" alt="植物的矿物质营养"></p>
<h2 id="植物必需的矿质元素"><a href="#植物必需的矿质元素" class="headerlink" title="植物必需的矿质元素"></a>植物必需的矿质元素</h2><h3 id="植物体内的元素"><a href="#植物体内的元素" class="headerlink" title="植物体内的元素"></a>植物体内的元素</h3><p>灰分：燃烧时，有机体中的碳、氢、氧、氮等元素以二氧化碳、水、分子态氮和氮的氧化物形式散失到空气中，余下一些不能挥发的残烬</p>
<p>灰分元素：矿质元素以氧化物形式存在于灰分中</p>
<p>氮在燃烧过程中散失而不存在于灰分，氮不是灰分元素，是矿物质元素</p>
<p>般来说，植物体中含有5%～90%的干物质，10%～95%水分，而干物质中有机化合物超过90%，无机化合物不足10%。</p>
<h3 id="植物必需的矿质元素-1"><a href="#植物必需的矿质元素-1" class="headerlink" title="植物必需的矿质元素"></a>植物必需的矿质元素</h3><p>溶液培养法（水培法）：是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。</p>
<p>砂基培养法（砂培法）：是在洗净的石英砂或玻璃球等中，加入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培植物的方法。</p>
<p>通过以上两种方法证明了来自水或二氧化碳的元素有碳、氧、氢等3种，来自土壤的有氮、钾、钙、镁、磷、硫、硅等7种，植物对这些元素需要量相对较大，称为<strong>大量元素</strong>或大量营养。</p>
<p>余氯、铁、硼、锰、钠、锌、铜、镍和钼等9种元素也是来自土壤，植物需要量极微，稍多即发生毒害，故称为<strong>微量元素</strong>或微量营养。</p>
<p>根据生化功能，植物矿质营养可以分为4组：</p>
<h4 id="碳化合物部分的营养"><a href="#碳化合物部分的营养" class="headerlink" title="碳化合物部分的营养"></a>碳化合物部分的营养</h4><h5 id="氮"><a href="#氮" class="headerlink" title="氮"></a>氮</h5><p><strong>吸收方式</strong>：植物吸收的氮素主要是无机态氮，即铵态氮和硝态氮，也可以吸收利用有机态氮，如尿素等。</p>
<p><strong>作用</strong>：氮是氨基酸、酰胺、蛋白质、核酸、核苷酸、辅酶等的组成元素，除此以外，叶绿素、某些植物激素、维生素和生物碱等也含有氮。</p>
<blockquote>
<p>氮在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生命元素。</p>
</blockquote>
<p><strong>影响</strong>：</p>
<ul>
<li>当氮肥供应充分时，植物叶大而鲜绿，叶片功能期延长，分枝（分蘖）多，营养体壮健，花多，产量高。</li>
<li>植株缺氮时，植株矮小，叶小色淡（叶绿素含量少）或发红（氮少，用于形成氨基酸的糖类也少，余下较多的糖类形成较多花色素苷，故呈红色），分枝（分蘖）少，花少，籽实不饱满，产量低。</li>
</ul>
<p><strong>应用</strong>：</p>
<ul>
<li>生产上常施用氮肥加速植物生长。</li>
<li>但氮肥过多时，叶色深绿，营养体徒长，细胞质丰富而壁薄，易受病虫侵害，易倒伏，抗逆能力差，成熟期延迟。</li>
<li>对叶菜类作物多施一些氮肥，还是有好处的。</li>
</ul>
<hr>
<h5 id="硫"><a href="#硫" class="headerlink" title="硫"></a>硫</h5><p><strong>吸收方式</strong>：植物从土壤中吸收硫酸根离子。</p>
<p><strong>作用</strong>：SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>进入植物体后，一部分保持不变，大部分被还原成硫，进一步同化为半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸等。硫也是硫辛酸、辅酶A、硫胺素焦磷酸、谷胱甘肽、生物素、腺苷酰硫酸和3-磷酸腺苷等的组成。</p>
<p><strong>影响</strong>：缺硫的症状似缺氮，包括缺绿、矮化、积累花色素苷等。然而缺硫的缺绿是从成熟叶和嫩叶发起，而缺氮则在老叶先出现，因为硫不易再移动到嫩叶，氮则可以。</p>
<hr>
<h4 id="能量贮存和结构完整性的营养"><a href="#能量贮存和结构完整性的营养" class="headerlink" title="能量贮存和结构完整性的营养"></a>能量贮存和结构完整性的营养</h4><h5 id="磷"><a href="#磷" class="headerlink" title="磷"></a>磷</h5><p><strong>吸收方式</strong>：通常磷呈正磷酸盐（HPO<sub>4</sub><sup>2-</sup>或H<sub>2</sub>PO<sup>4-</sup>）形式被植物吸收。</p>
<p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>当磷进入植物体后，大部分成为有机物，有一部分仍保持无机物形式。</li>
<li>磷以磷酸根形式存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、植酸等中。</li>
<li>磷在ATP的反应中起关键作用，磷在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要的作用。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：缺磷时，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂，生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株矮小。叶色暗绿，可能是细胞生长慢，叶绿素含量相对升高。某些植物（如油菜）叶子有时呈红色或紫色，因为缺磷阻碍了糖分运输，叶片积累大量糖分，有利于花色素苷的形成。缺磷时，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱。</p>
<p><strong>应用</strong>：施磷能促进各种代谢正常进行，植株生长发育良好，同时提高作物的抗寒性及抗旱性，提早成熟。由于磷与糖类、蛋白质和脂肪的代谢和三者相互转变都有关系，所以不论栽培粮食作物、豆类作物或油料作物都需要磷肥。</p>
<hr>
<h5 id="硅"><a href="#硅" class="headerlink" title="硅"></a>硅</h5><p><strong>吸收方式</strong>：硅是以硅酸（H<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub>）形式被植物体吸收和运输的。</p>
<p><strong>作用</strong>：硅主要以非结晶水化合物形式（SiO<sub>2</sub>·<em>n</em>H<sub>2</sub>O）沉积在细胞壁和细胞间隙中，它也可以与多酚类物质形成复合物成为细胞壁加厚的物质，以增加细胞壁刚性和弹性。</p>
<p><strong>应用</strong>：适量的硅可促进作物（如水稻）生长和受精，增加籽粒产量。</p>
<p><strong>影响</strong>：缺硅时，蒸腾加快，生长受阻，植物易受真菌感染和易倒伏。</p>
<hr>
<h5 id="硼"><a href="#硼" class="headerlink" title="硼"></a>硼</h5><p><strong>作用</strong>：甘露聚糖、多聚甘露糖醛酸和其他细胞壁成分组成复合体，参与细胞伸长，核酸代谢等。</p>
<p><strong>影响</strong>：硼对植物生殖过程有影响，植株各器官中硼的含量以花最高，缺硼时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良。</p>
<blockquote>
<p>湖北、江苏等省甘蓝型油菜“花而不实”就是植株缺硼之故，黑龙江省小麦不结实也是缺硼引起的。</p>
</blockquote>
<p>硼具有抑制有毒酚类化合物形成的作用，所以缺硼时，植株中酚类化合物（如咖啡酸、绿原酸）含量过高，嫩芽和顶芽坏死，丧失顶端优势，分枝多。</p>
<hr>
<h4 id="仍保留离子状态的营养"><a href="#仍保留离子状态的营养" class="headerlink" title="仍保留离子状态的营养"></a>仍保留离子状态的营养</h4><h5 id="钾"><a href="#钾" class="headerlink" title="钾"></a>钾</h5><p><strong>吸收方式</strong>：土壤中有KCl，K2SO4等盐类存在，这些盐在水中解离出钾离子（K+），进入根部。</p>
<p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>钾在植物中几乎都呈离子状态，部分在细胞质中处于吸附状态。</li>
<li>钾主要集中在植物生命活动最活跃的部位，如生长点、幼叶、形成层等。</li>
<li>钾活化呼吸作用和光合作用的酶活性，是40多种酶的辅助因子，是形成细胞膨胀和维持细胞内电中性的主要阳离子。</li>
</ul>
<p><strong>应用</strong>：</p>
<ul>
<li>在农业生产上，钾供应充分时，糖类合成加强，纤维素和木质素含量提高，茎秆坚韧，抗倒伏。</li>
<li>由于钾能促进糖分转化和运输，使光合产物迅速运到块茎、块根或种子，促进块茎、块根膨大，种子饱满，故栽培马铃薯、甘薯、甜菜等作物时施用钾肥，增产显著。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：</p>
<ul>
<li>钾不足时，植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差；叶色变黄，逐渐坏死。</li>
<li>由于钾能移动到嫩叶，缺绿开始在较老的叶，后来发展到植株基部，也有叶缘枯焦，叶子弯卷或皱缩起来。</li>
</ul>
<hr>
<h5 id="钙"><a href="#钙" class="headerlink" title="钙"></a>钙</h5><p><strong>吸收方式</strong>：植物从氯化钙等盐类中吸收钙离子。</p>
<p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>植物体内的钙呈离子状态Ca<sup>2+</sup>。钙主要存在于叶子或老的器官和组织中，它是一个比较不易移动的元素。</li>
<li>钙在生物膜中可作为磷脂的磷酸根和蛋白质的羧基间联系的桥梁，因而可以维持膜结构的稳定性。</li>
<li>胞质溶胶中的钙与可溶性的蛋白质形成钙调素（简称CaM）。CaM和Ca<sup>2+</sup>结合，形成有活性的Ca<sup>2+</sup>•CaM复合体，在代谢调节中起“第二信使”的作用</li>
<li>钙是构成细胞壁的一种元素，细胞壁的胞间层是由果胶酸钙组成的。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：</p>
<ul>
<li><p>缺钙时，细胞壁形成受阻，影响细胞分裂，或者不能形成新细胞壁，出现多核细胞。</p>
</li>
<li><p>缺钙时生长受抑制，严重时幼嫩器官（根尖、茎端）溃烂坏死。</p>
<blockquote>
<p>番茄蒂腐病、莴苣顶枯病、芹菜裂茎病、菠菜黑心病、大白菜干心病等都是缺钙引起的。</p>
</blockquote>
</li>
</ul>
<hr>
<h5 id="镁"><a href="#镁" class="headerlink" title="镁"></a>镁</h5><p>镁主要存在于幼嫩器官和组织中，植物成熟时则集中于种子。</p>
<p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>镁离子（Mg<sup>2+</sup>）在光合和呼吸过程中，可以活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶。</li>
<li>镁也可以活化DNA和RNA的合成过程。</li>
<li>镁是叶绿素的组成成分之一。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而叶脉之间变黄，有时呈红紫色。若缺镁严重，则形成褐斑坏死。</p>
<hr>
<h5 id="氯"><a href="#氯" class="headerlink" title="氯"></a>氯</h5><p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>氯离子（Cl<sup>-</sup>）在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。</li>
<li>根和叶的细胞分裂需要氯。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：</p>
<ul>
<li>缺氯时植株叶小，叶尖干枯、黄化，最终坏死</li>
<li>根生长慢，根尖粗。</li>
</ul>
<hr>
<h5 id="锰"><a href="#锰" class="headerlink" title="锰"></a>锰</h5><p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>锰离子（Mn<sup>2+</sup>）是细胞中许多酶（如脱氢酶、脱羧酶、激酶、氧化酶和过氧化物酶）的活化剂，尤其是影响糖酵解和三羧酸循环。</li>
<li>锰使光合作用中水裂解为氧。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：缺锰时，叶脉间缺绿，伴随小坏死点的产生。缺绿会在嫩叶或老叶出现，以植物种类和生长速率而定。</p>
<hr>
<h5 id="钠"><a href="#钠" class="headerlink" title="钠"></a>钠</h5><p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>钠离子（Na<sup>+</sup>）在C<sub>4</sub>和CAM植物中催化PEP的再生。</li>
<li>钠离子对许多C<sub>3</sub>植物的生长也是有益的，它使细胞膨胀从而促进生长。</li>
<li>钠还可以部分地代替钾的作用，提高细胞液的渗透势。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：缺钠时，以上植物呈现黄化和坏死现象，甚至不能开花。</p>
<hr>
<h4 id="参与氧化还原反应的营养"><a href="#参与氧化还原反应的营养" class="headerlink" title="参与氧化还原反应的营养"></a>参与氧化还原反应的营养</h4><h5 id="铁"><a href="#铁" class="headerlink" title="铁"></a>铁</h5><p><strong>作用</strong>：铁是光合作用、生物固氮和呼吸作用中的细胞色素和非血红素铁蛋白的组成。铁在这些代谢方面的氧化还原过程中（二价三价铁离子进行转变）都起着电子传递作用。</p>
<p><strong>影响</strong>：由于叶绿体的某些叶绿素—蛋白复合体合成需要铁，所以，缺铁时会出现叶片叶脉间缺绿。</p>
<blockquote>
<p>与缺镁症状相反，缺铁发生于嫩叶，因铁不易从老叶转移出来，缺铁过甚或过久时，叶脉也缺绿，全叶白化</p>
<p>华北果树的“黄叶病”就是植株缺铁所致。</p>
</blockquote>
<hr>
<h5 id="锌"><a href="#锌" class="headerlink" title="锌"></a>锌</h5><p><strong>作用</strong>：锌离子（Zn<sup>2+</sup>）是乙醇脱氢酶、谷氨酸脱氢酶和碳酸酐酶等的组成之一。</p>
<p><strong>影响</strong>：</p>
<ul>
<li><p>缺锌植物失去合成色氨酸的能力，而色氨酸是吲哚乙酸的前身，因此缺锌植物的吲哚乙酸含量低。</p>
</li>
<li><p>锌是叶绿素生物合成的必需元素。锌不足时，植株茎部节间短，莲丛状，叶小且变形，叶缺绿。</p>
<blockquote>
<p>吉林和云南等省玉米“花白叶病”，华北地区果树“小叶病”等都是缺锌的缘故。</p>
</blockquote>
</li>
</ul>
<hr>
<h5 id="铜"><a href="#铜" class="headerlink" title="铜"></a>铜</h5><p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>铜是某些氧化酶（例如抗坏血酸氧化酶、酪氨酸酶等）的成分，可以影响氧化还原过程（Cu<sup>+</sup>◀—▶Cu<sup>2+</sup>）。</li>
<li>铜又存在于叶绿体的质体蓝素中，后者是光合作用电子传递体系的一员。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：缺铜时，叶黑绿，其中有坏死点，先从嫩叶叶尖起，后沿叶缘扩展到叶基部，叶也会卷皱或畸形。缺铜过甚时，叶脱落。</p>
<hr>
<h5 id="镍"><a href="#镍" class="headerlink" title="镍"></a>镍</h5><p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li>镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解成CO<sup>2</sup>和NH<sub>4</sub><sup>+</sup>。</li>
<li>镍也是氢化酶的成分之一，它在生物固氮中产生氢气起作用。</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：缺镍时，叶尖积累较多的脲，出现坏死现象。</p>
<hr>
<p><strong>钼</strong></p>
<p><strong>作用</strong>：</p>
<ul>
<li><p>钼离子（Mo<sup>4+</sup>~ Mo<sup>6+</sup>）是硝酸还原酶的金属成分，起着电子传递作用。</p>
</li>
<li><p>钼又是固氮酶中钼铁蛋白的成分，在固氮过程中起作用。钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。</p>
<blockquote>
<p>钼对花生、大豆等豆科植物的增产作用显著。</p>
</blockquote>
</li>
</ul>
<p><strong>影响</strong>：缺钼时，老叶叶脉间缺绿，坏死。而在花椰菜，叶皱卷甚至死亡，不开花或花早落。</p>
<hr>
<h3 id="作物缺乏矿质元素的诊断"><a href="#作物缺乏矿质元素的诊断" class="headerlink" title="作物缺乏矿质元素的诊断"></a>作物缺乏矿质元素的诊断</h3><h4 id="病症诊断法"><a href="#病症诊断法" class="headerlink" title="病症诊断法"></a>病症诊断法</h4><p><img src="http://img.whl123456.top/image/%E6%A4%8D%E7%89%A9%E7%BC%BA%E4%B9%8F%E7%9F%BF%E8%B4%A8%E5%85%83%E7%B4%A0%E7%9A%84%E7%97%85%E7%97%87%E6%A3%80%E7%B4%A2%E8%A1%A8.png" alt="植物缺乏矿质元素的病症检索表"></p>
<h4 id="化学分析诊断法"><a href="#化学分析诊断法" class="headerlink" title="化学分析诊断法"></a>化学分析诊断法</h4><p>化学分析是营养诊断的另一种根据。</p>
<p>比较常用的化学分析对象是叶片。</p>
<p>选用叶片的优点：</p>
<ul>
<li>刚成熟的叶片是代谢最活跃的部位，养分供应的变化比较明显。</li>
<li>叶片的矿质元素含量最高，比较容易测得，其中元素总量可代表全株的营养水平。</li>
<li>叶片取材方便，不影响植株生长和产量。</li>
</ul>
<h2 id="植物细胞对矿质元素的吸收"><a href="#植物细胞对矿质元素的吸收" class="headerlink" title="植物细胞对矿质元素的吸收"></a>植物细胞对矿质元素的吸收</h2><h3 id="生物膜"><a href="#生物膜" class="headerlink" title="生物膜"></a>生物膜</h3>
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